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沿空留巷模板支架是实现绿色开采的重要设备之一，是实现沿空留巷的关键设备，现已广泛应用于高瓦斯煤矿，其不仅需要满足普通液压支架的功能，而且需要给巷旁充填体的形成提供足够的空间和时间，故对沿空留巷模板支架的强度提出了较高的要求，其中，偏载对其破坏程度相比其他工况要严重得多。因此，笔者主要针对沿空留巷模板支架前部的ZZTM10300/17.5/30H型模板支架在偏载时的受力进行有限元分析。
ZZTM10300/17.5/30H型模板支架是六柱支撑掩护式液压支架，现借鉴模板支架其他受力情况的加载方式进行加载。
采用组合加载的方式，以顶梁与后顶梁受力相似为前提，底座主要采用集中载荷和扭转2种加载方式，如图所示；顶梁和后顶梁主要采用偏载Ⅰ(同侧)和偏载Ⅱ(异侧)2种加载方式，如图所示。二者组合便有4种加载方式，如表1所列。图1、2中各字母的取值均按照GB25974.1—2010《煤矿用液压支架 第1部分：通用技术条件》的规定选取。
ZZTM10300/17.5/30H型模板支架的最小高度Hmin=1750mm，根据GB25974.1—2010《煤矿用液压支架 第1部分：通用技术条件》的规定：偏载试验时，支架高度为支架最小高度加300mm，所以，偏载有限元分析时，支架高度H应为2050mm。依据文献的简化原则，建立了模板支架三维模型。根据模板支架所选用的钢材Q690，设置材料密度、弹性模量和泊松比分别为7850kg/m3、200GPa和0.3，再对模板支架三维模型进行网格划分，生成有限元模型。模板支架三维模型和有限元模型如图3所示。经网格检查，所划分的网格较为均匀，满足模板支架偏载有限元分析的要求。
在进行模板支架偏载有限元分析时，采用在不同位置放置垫块的方式来模拟模板支架的受力工况，且采用内加载的方式，将垫块当作边界条件来处理，外力只有6根立柱对顶梁(后顶梁)和底座上柱窝所加的力。垫块在垂直方向的平移自由度均需加以约束，底座垫块下表面全自由度约束。
ZZTM10300/17.5/30H型模板支架工作阻力为10300kN，其中，顶梁与底座之间单根立柱工作阻力为2000kN，而后顶梁与底座之间单根立柱工作阻力为1150kN。根据GB25974.1—2010《煤矿用液压支架 第1部分：通用技术条件》的规定：偏载试验时，按1.1倍工作阻力加载。因此，顶梁与底座之间单根立柱所施加载荷为2200kN；后顶梁与底座之间单根立柱所施加载荷为1265kN。
由于柱窝和立柱为球面接触，对球面载荷的处理较复杂，为了便于载荷的施加，装配时，分别在顶梁(后顶梁)和底座柱窝处装配立柱的一部分，从而将载荷施加在活柱和外缸的横截面上。根据S=D2/4，分别计算出各活柱和外缸缸底横截面积；再根据P=F/S，计算出所保留下来的活柱和缸底截面上所施加的面载荷。
在模板支架底座集中载荷的前提下，顶梁及后顶梁偏载分2种情况，即偏载Ⅰ和偏载Ⅱ。运用ANSYS Workbench进行有限元分析，从而得出这2种工况下整架及其零部件的最大应力。
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